半导体激光器件象散校正板以及设置象散校正板的方法.pdf

提供一种能够增加激光束发射角的半导体激光器件、为此使用的象散校正板以及设置象散校正板的方法。为了校正从第一激光源或第二激光源发出的激光束的象散，设置象散校正板，以便与激光束的光中心线(光轴)对角线地相交，设置象散校正板、第一光源和第二光源，以便第一激光源的光中心线(光轴)与开口有效直径的中心线几乎重合，并且在平行于光中心线或光轴的方向中从第二激光源到象散校正板的距离短于从第一激光源到象散校正板的距离。

1.  一种发射两个相互不同波长的另一半导体激光器件，包括：
第一激光源，发射第一波长的激光束；
第二激光源，距第一激光源预定距离设置，并发射第二波长的激光束；以及
包括预定厚度透光板的象散校正板，设置象散校正板与第一激光源和第二激光源发出的至少一个激光束的光中心线或光轴对角线地相交，以便校正激光束的象散，将激光束从具有预定有效直径的开口发射到外部，
其中第一激光源设置在第一激光源的光中心线或光轴与象散校正板的有效直径的中心线几乎重合的位置中，设置第二激光源以便在平行于光中心线或光轴的方向中从第二激光源到象散校正板的距离短于从第一激光源到象散校正板的距离。

2.  一种设置用于半导体激光器件的象散校正板的方法，半导体激光器件包括发出第一波长激光束的第一激光源，距离第一激光源预定距离设置并发出第二波长激光束的第二激光源，
设置象散校正板与第一激光源和第二激光源发出的至少一个激光束的光中心线或光轴对角线地相交，以便校正激光束的象散，将激光束从具有预定有效直径的开口发射到外部，象散校正板预定厚度的透光板体，
方法包括以下步骤：
设置象散校正板以便第一激光源的光中心线或光轴与有效直径的中心线几乎重合，并且在平行于光中心线或光轴的方向中从第二激光源到象散校正板的距离短于从第一激光源到象散校正板的距离。

半导体激光器件象散校正板以及设置象散校正板的方法
技术领域
本发明涉及半导体激光器件，为此使用的象散校正板以及设置象散校正板的方法。
背景技术
典型的半导体激光器件具有许多特性，例如尺寸小、效率高、能够低压工作、低功耗、寿命长、能够高速调制等，所以它可以用做例如用于光通讯或在各种领域中从光存储介质读取数据的光电子设备的光源。这种半导体激光器件由一种元素发出一种激光，然而，作为器件的变型，已提出了由一种元素发出两种不同波长的激光束的两波长半导体激光器件，例如日本待审专利申请公开No.Hei 10-302289，日本待审专利申请公开No.Hei 09-283853，日本待审专利申请公开No.Hei02-253676，日本待审专利申请公开No.Sho 56-80195，日本待审专利申请公开No.Sho 60-164381，日本专利公开No.3095036，日本专利公开No.3197050等等，其中一些已实际应用了。
图1示出了这种常规两波长半导体激光器件的一个例子。在常规的两波长半导体激光器件中，在具有例如双异质结结构的激光二极管芯片16上，设置能发出预定波长激光束的第一激光源11的发光点，在距第一激光源11预定距离处设置发出的激光束与第一激光源11发出的激光束不同波长的第二激光源12。为了校正由第一激光源11和第二激光源12发出的激光束的象散，设置象散校正板13使激光束的光轴对角线地相交。
象散校正板13设置在具有预定有效直径开口称为倾斜帽18的上表面背面上。设置倾斜帽18覆盖激光二极管芯片16，由此象散校正板13的主表面与由激光二极管芯片16发出的激光束的光轴15和19相交。
在这种两波长半导体激光器件中，如图2所示，象散校正板13设置在倾斜位置中，所以由于象散校正板13中的折射，激光束的光轴15和19偏移。因此，第一激光源11有意设置在与开口的有效直径的中心线(CL)偏移的位置中。
另一方面，以第一激光源11的位置偏移的方式，第二激光源12设置在朝到象散校正板13的主表面的距离变长的方向偏移距第一激光源11预定距离的位置中。
然而，在以上的常规两波长半导体激光器件中，如图3示意性所示，存在特别是由第二激光源12发出的激光束的发射角(能够发射的区域)变得极窄的问题。
发明内容
鉴于以上，本发明的一个目的是提供一种能够增加激光束发射角的半导体器件，为此使用的象散校正板，以及设置象散校正板的方法。
一种根据本发明的发射两个相互不同波长的半导体激光器件包括：第一激光源，发射第一波长的激光束；第二激光源，距第一激光源预定距离设置，并发射第二波长的激光束；以及包括预定厚度透光板的象散校正板，设置象散校正板与第一激光源和第二激光源发出的至少一个激光束的光中心线或光轴对角线地相交，以便校正激光束的象散，将激光束从具有预定有效直径的开口发射到外部，其中第一激光源和第二激光源设置在有效直径中心线的两侧，以便在平行于光中心线或光轴的方向中与象散校正板有不同的距离。
一种根据本发明的发射两个相互不同波长的另一半导体激光器件包括：第一激光源，发射第一波长的激光束；第二激光源，距第一激光源预定距离设置，并发射第二波长的激光束；以及包括预定厚度透光板的象散校正板，设置象散校正板与第一激光源和第二激光源发出的至少一个激光束的光中心线或光轴对角线地相交，以便校正激光束的象散，将激光束从具有预定有效直径的开口发射到外部，其中第一激光源设置在第一激光源的光中心线或光轴与象散校正板的有效直径的中心线几乎重合的位置中，设置第二激光源以便在平行于光中心线或光轴地方向中从第二激光源到象散校正板的距离短于从第一激光源到象散校正板的距离。
在根据本发明的半导体激光器件使用的象散校正板中，半导体激光器件包括发出第一波长激光束的第一激光源，距离第一激光源预定距离设置并发出第二波长激光束的第二激光源，设置象散校正板与第一激光源和第二激光源发出的至少一个激光束的光中心线或光轴对角线地相交，以便校正激光束的象散，将激光束从具有预定有效直径的开口发射到外部，象散校正板包括预定厚度的透光板体，其中设置象散校正板以便在平行于光中心线或光轴的方向中，第一激光源和第二激光源与象散校正板有不同的距离，第一激光源和第二激光源设置在有效直径的中心线两侧。
在根据本发明的半导体激光器件使用的象散校正板中，半导体激光器件包括发出第一波长激光束的第一激光源，距离第一激光源预定距离设置并发出第二波长激光束的第二激光源，设置象散校正板与第一激光源和第二激光源发出的至少一个激光束的光中心线或光轴对角线地相交，以便校正激光束的象散，将激光束从具有预定有效直径的开口发射到外部，象散校正板包括预定厚度的透光板体，其中设置象散校正板以便第一激光源的光中心线或光轴与有效直径的中心线几乎重合，并且在平行于光中心线或光轴的方向中从第二激光源到象散校正板的距离短于从第一激光源到象散校正板的距离。
在根据本发明设置象散校正板的方法中，象散校正板用于半导体激光器件，半导体激光器件包括发出第一波长激光束的第一激光源，距离第一激光源预定距离设置并发出第二波长激光束的第二激光源，设置象散校正板与第一激光源和第二激光源发出的至少一个激光束的光中心线或光轴对角线地相交，以便校正激光束的象散，将激光束从具有预定有效直径的开口发射到外部，象散校正板包括预定厚度的透光板体，方法包括以下步骤：设置象散校正板以便在平行于光中心线或光轴的方向中，第一激光源和第二激光源与象散校正板有不同的距离，第一激光源和第二激光源设置在有效直径的中心线两侧。
在根据本发明设置象散校正板的另一方法中，象散校正板用于半导体激光器件，半导体激光器件包括发出第一波长激光束的第一激光源，距离第一激光源预定距离设置并发出第二波长激光束的第二激光源，设置象散校正板与第一激光源和第二激光源发出的至少一个激光束的光中心线或光轴对角线地相交，以便校正激光束的象散，将激光束从具有预定有效直径的开口发射到外部，象散校正板预定厚度的透光板体，方法包括以下步骤：设置象散校正板以便第一激光源的光中心线或光轴与有效直径的中心线几乎重合，并且在平行于光中心线或光轴的方向中从第二激光源到象散校正板的距离短于从第一激光源到象散校正板的距离。
根据本发明一个方案的半导体激光器件、为此使用的象散校正板以及设置象散校正板的方法，设置包括预定厚度透光板体的象散校正板，以便与第一激光源和第二激光源发出的至少一个激光束的光中心线或光轴对角线地相交，以便校正激光束的象散，将激光束从具有预定有效直径的开口发射到外部。此外，设置象散校正板以便在平行于光中心线或光轴的方向中，第一激光源和第二激光源与象散校正板有不同的距离，第一激光源和第二激光源设置在有效直径的中心线两侧。由此，从第一激光源发出的激光束的入射角与从第二激光源到象散校正板发出的激光束的入射角比以前更宽。
根据本发明另一个方案的半导体激光器件、为此使用的象散校正板以及设置象散校正板的方法，在设置用于半导体激光器件使用的象散校正板的方法中，半导体激光器件包括发出第一波长激光束的第一激光源，距离第一激光源预定距离设置并发出第二波长激光束的第二激光源，设置包括预定厚度透光板体的象散校正板，以便与第一激光源和第二激光源发出的至少一个激光束的光中心线或光轴对角线地相交，以便校正激光束的象散，将激光束从具有预定有效直径的开口发射到外部。此外，设置象散校正板、第一激光源和第二激光源以便第一激光源的光中心线或光轴与有效直径的中心线几乎重合，并且在平行于光中心线或光轴的方向中从第二激光源到象散校正板的距离短于从第一激光源到象散校正板的距离。由此，不仅由第一激光源发射到象散校正板的第一激光束的入射角，而且特别是由第二激光源发射到象散校正板的第二激光束的入射角比以前更宽。
从下面说明书中本发明的其它和另外的目的、特点和优点将变得显而易见。
附图说明
图1为常规两波长半导体激光器件的一个例子的图；
图2示出了在常规的两波长半导体激光器件中第一激光源和第二激光源以及激光束的发射角的布局示意图；
图3示出了在常规的两波长半导体激光器件中由第二激光源发出的激光束的有效照射角，即发射角变得极窄；
图4示出了根据本发明一个实施例的两波长半导体激光器件的结构示意图；
图5示出了在两波长半导体激光器件中第一激光源和第二激光源以及激光束的发射角的布局示意图；
图6示出了与常规的两波长半导体激光器件相比，在两波长半导体激光器件中激光束的发射角增加的效果示意图；
图7A和7B为分别介绍角度θ2L(-Δθ)的减少部分与角度θ2R(+Δθ)的显著增加部分的示意图；
图8示意性地示出了当将没有被折射并且沿直线(由虚线表示)行进的激光束的有效照射角(最大入射角)θeff-dir与被折射(由实线表示)的激光束的有效照射角θeff-ref比较时，有效照射角θeff-ref较大；
图9示出了象散校正板中开口的大体照射区和由于激光束折射的有效照射角以及发射角增加的效果的示意图；
图10示出了两波长半导体激光器件中第一激光源和第二激光源的布局变型的示意图；
图11为第二激光束的有角度光的强度曲线；以及
图12A和12B示出了最容易实现半导体激光器件的技术、为此使用的象散校正板以及设置象散校正板的方法的一个例子的图。
具体实施方式
下面参考附图更详细地介绍本发明的优选实施例。
图4示出了根据本发明一个实施例的两波长半导体激光器件的结构。图5示出了在根据本发明实施例的两波长半导体激光器件中第一激光源和第二激光源以及激光束的发射角的布局示意图。此外，通过两波长半导体激光器件的工作或操作可以体现根据本发明实施例的象散校正板和设置象散校正板的方法，下面也进行介绍。在下面的说明中，为简化附图和说明，简要介绍而不详细介绍使用典型部件例如激光二极管芯片的部分。
两波长半导体激光器件包括发出第一波长激光束的第一激光源1，距离第一激光源1预定距离设置并发出第二波长激光束的第二激光源2，设置象散校正板3与第一激光源和第二激光源发出的至少一个激光束的光中心线(光轴)5对角线地相交，以便校正第一激光束和第二激光束的象散，象散校正板包括预定厚度的透光板体，在倾斜顶面背面上支撑象散校正板3的倾斜帽8，在倾斜顶面上有预定有效直径(Deff)的开口4，设置在管座7的顶面上，覆盖激光二极管芯片6，同时不接触激光二极管芯片6，以便第一激光束和第二激光束可以由开口4发射到外部。
在激光二极管6的顶面上，设置第一激光源1以便第一激光源1的光轴5与倾斜帽8中开口4的有效直径的中心线(CL)重合，将第二激光源2设置在图4中的垂直方向中(即与激光束的光轴平行的方向中)从第二激光源2到象散校正板3的距离短于在图4的横向方向中(即，在垂直于激光束光轴的方向中)从第一激光源1到象散校正板3距第一激光源1预定距离d的距离。第一激光源1和第二激光源2设置在激光二极管芯片6上，作为具有预定微小直径的点源(发光点)，第一激光源1和第二激光源2发出波长相互不同的激光束，贯穿它们各自的预定角度区。
具体地，在两波长半导体激光器件中，包括激光二极管芯片6的Si子支架安装在由金属制成带导电粘接剂(未示出)的管座7的棱镜部分上。Au(金)键合线(未示出)设置在激光二极管芯片6和管座7之间。由金属制成具有以上介绍结构的倾斜帽8通过例如焊接固定在管座7上。
为了校正从激光二激光芯片6发出的激光束的象散失真，设置象散校正板3与激光束的光轴(光中心线)5倾斜预定的角度。然而，通过包括光玻璃板的象散校正板3中的折射，当从两波长半导体激光器件发射时，第一激光束和第二激光束的发光点与激光二极管芯片6上的发光点偏移。因此，为了消除点偏移，为激光二极管芯片6上发光点的第一激光源1和第二激光源2预先设置在偏移的位置处。
在两波长半导体激光器件中，如图5示意性所示，第一激光源1设置在从象散校正板发出的第一激光束的光轴5与倾斜帽8中开口4的有效直径的中心线(CL)重合的位置中。假设从第一激光源1发射的激光束的中心线作为参考(0度)，在第一激光源1中，穿过倾斜帽8中开口4有效直径的第一激光束的有效照射角(最大入射角)为θ1L偏左和θ1R偏右，即，θ1L+θ1R作为范围(角度偏左和角度偏右的总和)。不必说，角度光学上等于从象散校正板3发射到外部的第一激光束的发射角。
第二激光源2设置距图4中激光源1左侧预定距离d的位置中。换句话说，在平行于第一激光束或第二激光束轴的方向中(即，在图5中的垂直方向中)第二激光源2和象散校正板3之间的距离短于第一激光源1和象散校正板3之间距离的方向中，第一激光源2设置在距激光源1预定距离d处。第二激光源2的位置不同于常规两波长半导体激光器件中的位置(设置第二激光源2的方向相对)。假设从第二激光源2发射的第二激光束的光轴9作为参考，在第二激光源2中，倾斜帽8中穿过开口4的有效直径Deff的第二激光束的有效照射角度为θ2L偏左和θ2R偏右，即，θ2L+θ2R作为范围。不必说，角度光学上等于从象散校正板3发射到外部的第二激光束的发射角。
第二激光源2中的第二激光束的有效发射角(＝发射角)比图3中所示常规两波长半导体激光器件中第二激光束的有效照射角(＝发射角)宽。具体地，限制角度θ2L减小的同时，角度θ2R显著增加。
下面介绍根据实施例的两波长半导体激光器件的效果。
参考图6，在常规的两波长半导体激光器件中，第二激光源2设置在第一激光源1的左侧，如虚线所示，在第二激光源2发出的第二激光束中，具体地，角度θ2R极窄(发射角小)。此时，当从第一激光源1发出的第一激光束在象散校正板3中折射发射到外部时，期望光轴5的位置在水平方向中偏移，第一激光源1设置在从图3中开口4的有效直径的中心线(CL)预先朝右偏移的位置中。因此，当第二激光源2又设置在距第一激光源1右侧预定距离d处时，第二激光源2设置得比已向右偏移的第一激光源1更靠右侧。由此，可以认为第二激光束的角度θ2R被迫变窄。
然而，在根据实施例的两波长半导体激光器件中，如图实线所示，将第二激光源2设置在已偏移到开口4有效直径的中心线(CL)右侧的第一激光源1的左侧，由此角度θ2R显著增加，可以确保角度θ2L足够大。
此时，如图7A和7B示意性所示，和第二激光源2设置在第一激光源1右侧相比，角度θ2L减小得多(参考图7A)。然而，由于象散校正板3设置在倾斜位置，与角度θ2R显著增加的部分(+ΔθR；参考图7B)相比，角度θ2L的减小部分(-ΔθL)小。因此，考虑角度θ2R的增加部分(+ΔθR)和角度θ2L的减小部分(-ΔθL)，在根据本发明的两波长半导体激光器件中，角度θ2L+θ2R比常规两波长半导体激光器件中的大得多。
此外，仅考虑角度θ2R，在常规的两波长半导体激光器件中，角度θ2R极窄，所以不能得到实际得发射角。另一方面，在根据实施例的两波长半导体激光器件中，可以得到足够宽和使用的发射角θ2R。此外，对于角度θ2L，在根据实施例的两波长半导体激光器件中，虽然在某种程度上发射角减小，但可以得到实用的足够宽的发射角。
如图8示意性所示，与当激光束沿直线穿行同时不折射(由图8中的虚线表示)时激光束的有效照射角(最大入射角)θeff-dir相比，即使倾斜帽8中开口4的有效直径相同，通过象散校正板3中激光束的折射，当折射激光束(图8中的实线表示)时，由激光源发出的激光束的有效照射角θeff-ref可以更大(θeff-dir＜θeff-ref)，由此可以进一步提高由第二激光源2发出的激光束的使用效率(发光效率)，可以增大光学上等于有效照射角的发射角。
更具体地，如图9示意性所示，通过这种折射发射角的增大对应于水平方向中开口4的有效直径Deff扩大ΔD得到的角度。换句话说，相对于象散校正板3底面上的界面激光束的入射角为θin，从界面到象散校正板3内的发射角为θout，折射率为n，象散校正板3的厚度为t，方程ΔD＝t(sinθin-sinθout)成立。此时，通过折射率的方程，sinθin/sinθout＝n的方程成立，由此ΔD＝t(1-1/n)sinθin成立。作为一个例子，当计算θin＝10度时的ΔD和θin＝60度时的ΔD时，θin＝10度时ΔD＝0.17t，θin＝60度时ΔD＝0.87t。显然和θin＝60度时与θin＝10度时的比值为0.87t/0.17t＝5.11，即，θin＝60度时的ΔD约5倍于θin＝10度时的ΔD。由此，相对于象散校正板3激光束的入射角θin越大，ΔD增加的效果越明显，由此导致发射角θout增加的效果越大。
因此，在根据实施例的两波长半导体激光器件中，象散校正板3设置在倾斜位置中，借助相对于象散校正板3激光束的入射角θ2R大于入射角θ2L的特性，无论第二激光源2设置在哪里，发射角(θ2L+θ2R；如上所述光学上等于有效照射角)比常规两波长半导体激光器件中的大。
在以上说明中，第一激光源1偏移，以便在象散校正板3中折射的第一激光束的光轴与开口4的有效直径的中心线重合，此外，类似于图10所示的例子，虽然第一激光源1设置在从开口4的有效直径的中心线(CL)到图10中右侧小距离处，但第二激光源2设置在从第一激光源1到左侧预定距离d处，由此第一激光源1和第二激光源2设置分别在开口4的有效直径的中心线(CL)的右侧和左侧。
此外，如果需要，可以根据发射的第一激光束和第二激光束的需要的发射角或波长设置例如开口4的有效直径、设置象散校正板3处的高度以及象散校正板3的折射率等规格。例如，当从为点光源的第二激光源2发出到它的周围的有角度光的强度曲线显示在图11中时，为了从整个发射角之外半值角范围内引入激光束并从开口4发射激光束，可以设置第一激光源1和第二激光源2的位置、开口4的有效直径等，以获得用于半值角的照明角和发射角。
对于实现以上介绍的根据实施例的两波长半导体激光器件、为此使用的象散校正板3以及设置象散校正板3的方法的最容易的技术，如图12A和12B所示，在常规和代表性的两波长半导体激光器件(参考图12A)中使用的倾斜帽8相对于激光二极管芯片6旋转180度，并在水平的方向中稍微平行移动，由此在常规的两波长半导体激光器件(参考图12B)中相对的方向中倾斜象散校正板3。由此，不改变任何其它部分，可以非常容易地增加第二激光束的发射角。然而，此时，除了在常规的两波长半导体激光器件(参考图12B)中相对的方向中倾斜象散校正板3之外，常规两波长半导体激光器件的规格没有改变。由此更优选进一步优化第一激光源1和第二激光源2的位置，以便符合象散校正板3在常规两波长半导体激光器件的相对方向中倾斜状态的最适宜条件。
本发明适用于本发明范围内的各种修改。例如，根据设置第二激光源2的相同方法添加第三激光源。
如上所述，根据半导体激光器件、为此使用的象散校正板以及设置象散校正板的方法，设置包括预定厚度透光板的象散校正板，以便与第一激光源和第二激光源发出的至少一个激光束的光中心线或光轴对角线地相交，以便校正激光束的象散，将激光束从具有预定有效直径的开口发射到外部。此外，设置象散校正板，以便在平行于光中心线或光轴的方向中与象散校正板有不同的距离，并且第一激光源和第二激光源设置在有效直径中心线的两侧。由此，从第一激光源发出的激光束的入射角和从第二激光源发出的激光束的入射角变得比以前宽，并且激光束的发射角增加。
根据本发明另一方案的半导体激光器件、为此使用的象散校正板以及设置象散校正板的方法，在设置用于半导体激光器件的象散校正板的方法中，半导体激光器件包括发出第一波长激光束的第一激光源，距离第一激光源预定距离设置并发出第二波长激光束的第二激光源，设置象散校正板与第一激光源和第二激光源发出的至少一个激光束的光中心线或光轴对角线地相交，以便校正激光束的象散，将激光束从具有预定有效直径的开口发射到外部。此外，设置象散校正板、第一激光源和第二激光源以便第一激光源的光中心线或光轴与有效直径的中心线几乎重合，并且在平行于光中心线或光轴的方向中从第二激光源到象散校正板的距离短于从第一激光源到象散校正板的距离。由此，不仅从第一光源发出的第一激光束的入射角而且特别是从第二激光源发出的到达象散校正板的第二激光束的入射角变得比以前宽，激光束的入射角增加。
显然可以根据以上指教对本发明进行许多修改和变型。因此应该理解本发明可以在附带的权利要求书的范围内而不仅是具体介绍的内容中实施。